全球的制造商已做出值得稱道的努力來(lái)降低其能耗。盡管如此，全球的礦務(wù)能源消耗量仍不斷增加，新近的報(bào)道指出，全球制造業(yè)能耗從2006年到2030年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)44%。
由于能源的成本經(jīng)常起伏不定，其供應(yīng)也很不確定，它已成為生產(chǎn)中最難以捉摸且難以控制的成本之一。事實(shí)上，如今制造商極有可能面臨著水、天然氣、燃油或電力無(wú)法在其需要時(shí)及時(shí)供應(yīng)的情況。
能源前景的不確定性會(huì)對(duì)公司的運(yùn)作、交付能力帶來(lái)不利影響，并最終侵蝕公司的利潤(rùn)。因此，在公司范圍內(nèi)更好地理解并控制能耗對(duì)制造商來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)橹圃焐虒⒁虼四軌蚋脩?yīng)對(duì)所面臨的這些威脅，加強(qiáng)自我保護(hù)。
遺憾的是，一些制造商膚只能從一個(gè)角度來(lái)看待能源問(wèn)題，認(rèn)為工業(yè)能耗是經(jīng)營(yíng)過(guò)程中一項(xiàng)無(wú)法避免的固定成本。而一些有遠(yuǎn)見(jiàn)的制造商正在積極尋求能源管理辦法，從三個(gè)角度來(lái)的看待這一問(wèn)題：消耗更少、更廉價(jià)及優(yōu)化利用。
第一個(gè)角度側(cè)重在通過(guò)有效安排生產(chǎn)、通過(guò)更加高效的設(shè)備或改進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)利用
更少的能源進(jìn)行生產(chǎn)。第二個(gè)角度側(cè)重使用更加經(jīng)濟(jì)的能源，即通過(guò)管理能源的去向和使用方式與使用時(shí)間以便在最廉價(jià)的時(shí)候 (如非高峰期)使用能源。第三個(gè)角度涉及在生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)化能源利用，在獲得經(jīng)營(yíng)中眾多固有可變因素平衡的同時(shí)，以最低成本、最高收益的方式達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)。
通過(guò)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，制造商可以實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)的能源使用者到能源資源的戰(zhàn)略管理者的角色轉(zhuǎn)換。這種“由內(nèi)而外”的方法使制造商能夠使用其現(xiàn)有的自動(dòng)化以及動(dòng)力控制投資，以開(kāi)始更高效地節(jié)約能源。
能源優(yōu)化的“綠色議程”
在題為《工業(yè)能源優(yōu)化：控制能耗以實(shí)現(xiàn)更高利潤(rùn)》(Industrial Energy Optimization: Managing Energy Consumption for Higher Profitability)的白皮書(shū)中，羅克韋爾自動(dòng)化的兩名作者，即電力及能源管理部門的業(yè)務(wù)經(jīng)理Phil Kaufman與可持續(xù)生產(chǎn)部門的市場(chǎng)拓展經(jīng)理Marcia Walker，為制造商總結(jié)了幾項(xiàng)可用來(lái)優(yōu)化能源利用的措施。他們描述了一個(gè)由七項(xiàng)支柱能力組成的能源管理辦法，這七項(xiàng)支柱能力是設(shè)施監(jiān)控、生產(chǎn)監(jiān)控、采集有關(guān)生產(chǎn)物料清單(BOM)的能源數(shù)據(jù)、建模、控制、響應(yīng)以及“記分卡”。
制造商可以從構(gòu)建任何一項(xiàng)支柱能力開(kāi)始構(gòu)建其能源控制基礎(chǔ)，既可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行，且不必按順序進(jìn)行。與任何結(jié)構(gòu)一樣，隨著在總體能源管理方案中增加更多的支柱能力，能源控制基礎(chǔ)就會(huì)變得越來(lái)越穩(wěn)定。
Kaufman和Walker建議在開(kāi)始能源優(yōu)化之前，先建立持續(xù)的審計(jì)和評(píng)估計(jì)劃，以便為每個(gè)單獨(dú)的支柱能力提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。能源評(píng)估和審計(jì)可以幫助公司找到一系列有助于降低能耗的、切實(shí)可行的變革措施。
這種評(píng)估有助于確定節(jié)能工作的范圍，確定關(guān)鍵度量指標(biāo)以及適當(dāng)調(diào)配資源，即將能夠從整體上考慮組織能源的資源配置到適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｒ部梢栽诜治鲞^(guò)程中評(píng)估資本改良機(jī)會(huì)并確定改良的優(yōu)先順序。
了解您的設(shè)施和設(shè)備
在制造商開(kāi)始管理能耗之前，必須首先充分了解設(shè)施的能源使用情況和質(zhì)量模式。在設(shè)施監(jiān)控層面上，成立管理人事部門，監(jiān)控設(shè)施的測(cè)量基礎(chǔ)架構(gòu)，以采集與設(shè)備使用和環(huán)境條件相關(guān)的所有能源資源(包括水、空氣、天然氣、電和蒸汽)數(shù)據(jù)。通過(guò)歷史數(shù)據(jù)采集程序來(lái)記錄這些數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的時(shí)間戳，以此來(lái)確定能源質(zhì)量以及能源消耗方面的趨勢(shì)或差異，同時(shí)確定未來(lái)改進(jìn)的基準(zhǔn)。
在對(duì)設(shè)施的總體能源使用情況有深入的了解后，管理層就可以作出經(jīng)營(yíng)上的調(diào)整，從而幫助減少能耗和降低成本，如在工廠接近能源使用高峰時(shí)，減少負(fù)載或降低功率級(jí)別，并持續(xù)幾分鐘時(shí)間。管理層還可以識(shí)別功率質(zhì)量問(wèn)題，如電壓突降或電壓諧波，它們會(huì)導(dǎo)致工廠設(shè)備損壞以及導(dǎo)致電網(wǎng)的功率因數(shù)變差。
在生產(chǎn)監(jiān)控方面，制造商可將數(shù)據(jù)采集和分析能力深入到生產(chǎn)車間，從而工廠經(jīng)理可以收集能耗信息以及過(guò)程中與之相關(guān)的機(jī)器、生產(chǎn)線和生產(chǎn)單位。許多公司已經(jīng)在其控制和信息系統(tǒng)中收集有助于能源管理的數(shù)據(jù)，但通常是出于監(jiān)管目的。然而，大部分公司都沒(méi)有利用這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行能源管理。
Kaufman和Walker解釋說(shuō)，一旦建立了可以從生產(chǎn)車間獲取能源信息的系統(tǒng)，公司就具備了從設(shè)施能耗數(shù)據(jù)中分離出生產(chǎn)車間能耗數(shù)據(jù)的能力。工廠經(jīng)理可通過(guò)報(bào)表儀表盤查看這些信息，從而能準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)車間的能源成本變化，并著手思考提高收益的辦法。制造商還可以通過(guò)機(jī)器設(shè)計(jì)來(lái)改進(jìn)能源管理，如采用不同功率范圍的電機(jī)，或連接監(jiān)控設(shè)備來(lái)協(xié)助數(shù)據(jù)采集過(guò)程。
采集能源使用數(shù)據(jù)
將生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)保存到信息系統(tǒng)中并進(jìn)行分析之后，工廠經(jīng)理就能夠清晰地了解到能源是如何在不同歷史事件(如特定的生產(chǎn)周期或批次)中被利用的。他們也可以開(kāi)始提前規(guī)劃類似負(fù)載或批次將需要多少能源。他們的能源管理架構(gòu)轉(zhuǎn)為新模式，即，以將原料或其它投入的可用性作為生產(chǎn)物料清單中元素的相同方式，在資源規(guī)劃和安排決策中考慮能源要求。
根據(jù)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)將能耗需求與生產(chǎn)物料清單聯(lián)系在一起，將使工廠經(jīng)理能夠做出具有前瞻性的生產(chǎn)決策，以能夠獲取更大回報(bào)的方式更好地管理能源投資。
在這一階段，能源不再被視為是一項(xiàng)固定成本項(xiàng)，僅僅作為是一部分不可避免的開(kāi)支。將能源包括到生產(chǎn)物料清單的制造商可以主動(dòng)管理能源，將其作為實(shí)現(xiàn)更高收益的一種投入。
建模和控制
按照Kaufman和Walker的理論，在建模階段，生產(chǎn)規(guī)劃經(jīng)理可利用生產(chǎn)模擬軟件工具來(lái)輸入變量(如高峰和非高峰時(shí)期的能源成本、原材料成本、人力和預(yù)計(jì)的排放)，并對(duì)各種假設(shè)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，來(lái)確定生產(chǎn)輸出和成本將如何隨各種變量的變化而改變。
通過(guò)建模這項(xiàng)支柱能力，制造商可以將能源作為其中一項(xiàng)可變因素，優(yōu)化生產(chǎn)資產(chǎn)，預(yù)測(cè)最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品生產(chǎn)途徑。他們也可以預(yù)測(cè)生產(chǎn)規(guī)劃的整個(gè)過(guò)程，從而優(yōu)化總體生產(chǎn)。
通過(guò)第五項(xiàng)支柱能力，即控制能力，公司將全部數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化為單獨(dú)的自動(dòng)化解決方案，以識(shí)別、建模、可視化以及提出控制選項(xiàng)，或者自動(dòng)控制生產(chǎn)變數(shù)。建模能力可以省去管理層不必要的干預(yù)，自動(dòng)執(zhí)行決策。
制造商將因此對(duì)能源如何影響生產(chǎn)有更深入的了解。有了先進(jìn)的控制和優(yōu)化能力后，公司就可以鎖定有關(guān)生產(chǎn)所需能源的成本和數(shù)量信息，據(jù)此決定應(yīng)使用哪種能源。
響應(yīng)和記分卡
通過(guò)響應(yīng)這項(xiàng)支柱能力，公司可以在其能源管理策略中考慮外來(lái)的市場(chǎng)以及監(jiān)管影響。在對(duì)自身工廠的能耗有了深入了解之后，制造商就可以設(shè)立有效的機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)全廠能源最優(yōu)化。
此外，公司也可以開(kāi)始關(guān)注如何根據(jù)改變的能耗作出明智且經(jīng)濟(jì)的決策，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化和監(jiān)管要求。例如，電網(wǎng)的電力開(kāi)放市場(chǎng)可能要求制造商在固定的時(shí)段內(nèi)使用能源。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)建模并充分考慮能耗需求，制造商可以預(yù)測(cè)是否能夠使用較允許配額更少的能源達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)。如果可以的話，公司就可以聯(lián)系工業(yè)聯(lián)合企業(yè)的其它工廠，將剩余的時(shí)間段或電力度數(shù)銷售給這些工廠。
最后一項(xiàng)支柱能力是記分卡，這項(xiàng)支柱能力與制造商是否愿意服從政府、電力零售商、甚至是消費(fèi)者的要求，以共享產(chǎn)品的可持續(xù)性記分卡(如碳或能源標(biāo)簽)有關(guān)。隨著多種來(lái)源信息的不斷匯聚，公司還將認(rèn)識(shí)到完善其可持續(xù)性和能源方案可能會(huì)更好地優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈。
這是一個(gè)特殊的時(shí)期，制造業(yè)面臨前所未有的復(fù)雜性，公司必須在平衡供應(yīng)、價(jià)格、零售商要求、消費(fèi)者需求、經(jīng)營(yíng)效率、公司形象、監(jiān)管合規(guī)性以及其它需求的同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。Kaufman和Walker指出，目前已經(jīng)有解決能源難題所必須的自動(dòng)化、控制和信息解決方案，而且應(yīng)用這些解決方案所取得的成績(jī)完全可以測(cè)量。
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